静电纺丝之您想知道的系列—PEO（聚氧化乙烯）

目录 

1.PEO材料的性质

2.静电纺PEO的应用

3.静电纺PEO流程

4.常见纺丝问题及解决方法

 

1. PEO材料的性质

聚氧化乙烯（PEO）又称聚环氧乙烷，为白色水溶性的热塑性材料，是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物。具有高度有序结构，呈结晶态，熔点65±2℃，能完全溶于水，可溶于部分有机溶剂，溶液粘度高。其工业产品的分子量可以在很大的范围内变动。

图1分子结构图

（1）药物的水溶性外壳：由于PEO具有可水溶、生物无毒等特点，将PEO通过特定的工艺制成纤维膜，并覆盖于药丸的外层，可制成可控缓释药物，其可控制药丸成分在体内的扩散速度，增加药丸药效的作用时间。

图2 药物聚合物混合纺丝制备缓释药物图

（2）功能性敷料：由于PEO具有良好的水溶、生物无毒性质，可添加特定的药物功能材料，通过特定的技术加工成为高孔隙率、可完全吸收的功能性敷料。

图3 医用敷料

 

（3）固体清洁剂：由于PEO具有良好的泡沫性能、易被水溶解，能使皮肤产生柔软、光滑的感觉。将PEO加工成为固体薄膜的形式，仅需喷涂少量水，即可完成固态到液态的转化，消除了液态清洁剂携带不便、存储麻烦的缺点。

图4 固体清洁剂应用

（4）卫生巾、婴儿尿布: 将PEO经交联处理后制成的吸水树或纤维膜，可用于妇女卫生巾和婴儿尿布。

图5 卫生巾应用

（5）速溶面膜: 由于PEO具有完全的水溶性、优异的溶液流变性等，这些特征特点使PEO可混合特定的精华液后制成纳米纤维干性速溶面膜。同时溶剂为水性溶剂，生产过程绿色安全。

图6 纳米速溶面膜应用

 

3. 静电纺PEO流程

3.1 主要材料和仪器

（1）纺丝材料：PEO粉末，分子量20万-60万；去离子水（或DMF）溶剂，分析纯。

（2）实验仪器：50mL锥形瓶、磁力搅拌器、水浴锅、、电子天平、E05静电纺丝机/MF04-002量产设备、粘度计、电导率测试仪。

3.2纺丝液配制

使用电子天平称取一定质量溶剂去离子水于锥形瓶中，加入磁力搅拌子，置于水浴锅中搅拌；再称取一定质量的PEO，缓慢加入搅拌的锥形瓶中；盖紧瓶盖，防止水汽蒸发出锥形瓶；设置水浴温度为60℃，连续搅拌溶解4h，至溶液无明显团聚物，即可得到一定质量浓度的PEO纺丝液。

常见PEO纺丝液质量浓度为2% -12%不等；溶剂体系为水，苯，DMF，脂肪族烃类，乙醚。

 

3.3纺丝过程及参数

将上述PEO纺丝液抽到20mL注射器中，注射器固定到纺丝机注射泵上，装上20G （1/2 英寸，平口）不锈钢针头，针头接高压电源正极，接收辊筒接高压电源负极，辊筒上贴上接收基材；设置注射泵规格为20mL,供液速度1~5mL/h（取决于采取何种静电纺丝工艺），辊筒转速300转/min，滑台行程20cm，纺丝电压正20kV,负5kV，温度35℃，湿度40%，定时120min，最后关闭设备门，开启排风。

常用静电纺接收基材：铝箔纸、离型纸、无纺布、筛网布等。

 

4. 常见纺丝问题及解决方案

（1）溶液有大量块状物：一般由于配制过程中，搅拌桨或磁力搅拌子未能及时将团聚的粉体打散导致。因此，在PEO粉体添加时，在溶剂搅拌的同时逐步添加PEO粉体，可避免PEO粉体团聚问题。

（2）PEO纺丝液表面有一层水：一般由于溶液长期静置后，水分易从混合体系中析出。因此，避免溶液长期静置不用，同时使用前重新搅拌均匀即可。

（3）膜面明显液点或者液痕：液点成因一般是纺丝液中PEO浓度过低，导致射流呈喷雾状。液痕成因一般是由于纺丝液中PEO浓度过高，导致溶液粘度的提升，在当前挥发环境及牵伸力下，射流无法完成劈裂并完全固化成纤维。